Астрономия

Содержание раздела

Что мы знаем о Вселенной

Юпитер

Юпитер отстоит от Солнца в 3,5 раза дальше, чем Марс, и затрачивает на один оборот по орбите почти 12 лет. Экваториальный диаметр Юпитера, по новым данным, составляет около 142 тыс. км. Юпитер превосходит нашу Землю по объему более чем в 1200 раз. Он принадлежит к группе планет-гигантов, в которую входят также Сатурн, Уран и Нептун. Юпитер в два раза массивнее, чем все остальные планеты, вместе взятые. Но масса Юпитера мала по сравнению с массой Солнца. Обладая могучим притяжением, планеты-гиганты удерживают в своих газовых оболочках даже водород и гелий.

По своему строению, химическому составу и физическим условиям у «поверхности» Юпитер не имеет ничего общего с Землей и с планетами земной группы. Прежде всего, неизвестно, есть ли у него вообще твердая или жидкая поверхность. В телескоп на Юпитере видны светлые и темные полосы изменчивых облаков. Эти полосы хорошо заметны и имеют множество четко очерченных, но непостоянных деталей. Единственная постоянная деталь, которая наблюдается на Юпитере вот уже более 300 лет, — Большое красное пятно; оно представляет собой то красноватый, то темно-красный овал. Видимые размеры, яркость и окраска Большого красного пятна изменяются неправильным образом, а его место на планете подвержено колебаниям. Данные наблюдений говорят о газовой природе этого пятна.

Наружный слой светлых и темных облаков Юпитера состоит из частичек замерзшего аммиака. Аммиак может там замерзать только при температуре ниже — 103° С. Измерения температуры надоблачных слоев (по особенностям в спектре) методами астрофизики дают около — 145°С.

Выше облаков атмосфера Юпитера состоит, по-видимому, из водорода и гелия. Спектральный анализ показывает, что на Юпитере есть газообразные метан и аммиак в относительно малых количествах.

Наблюдая за движением облаков на Юпитере, астрономы нашли положение оси суточного вращения планеты и вычислили длительность каждого оборота. Оказалось, что угловая скорость суточного вращения этого гиганта в 2,5 раза больше, чем Земли. Значительная центробежная сила на экваторе сделала фигуру планеты сплюснутой у полюсов, что хорошо заметно при наблюдениях в телескоп и на фотоснимках. Но самое удивительное, что Юпитер вращается не как твердое тело: в экваториальном поясе сутки длятся 9 ч 50 мин, а в высокоширотных зонах — 9 ч 55 мин. Кроме того, период вращения южного полушария планеты несколько короче, чем северного.

Толщина газовой оболочки Юпитера чрезвычайно велика. Об этом говорит низкая средняя плотность Юпитера, составляющая лишь 24% средней плотности Земли. Зная радиус и массу планеты, а следовательно, и ускорение свободного падения на поверхности облаков (26 м/с²), можно воспользоваться известными физическими формулами и вычислить для всех слоев водородно-гелиевого «океана» Юпитера на разной глубине под уровнем облаков давление и плотность, которые возрастают с глубиной. На глубине около 0,2 радиуса Юпитера давление достигает 500 ГПа (5 млн. атм) и структура молекул водорода нарушается. Водород изменяет свойства, переходя в «металлическую фазу». Это сопровождается скачком плотности от 1260 до 1400 кг/м³. Но в каком агрегатном состоянии находится «металлический» водород — жидкий он или твердый, пока не установлено. В еще более глубоких слоях давление превосходит 10 ТПа (100 млн. атм). Состояние вещества в таких условиях не изучено, так как пока невозможно воспроизвести эти условия в земных лабораториях.

На основании ряда косвенных признаков специалисты пришли к выводу, что по меньшей мере 0,1 часть массы Юпитера заключена в тяжелом ядре, которое находится в центре водородно-гелиевого шара и имеет приблизительно такой же химический состав, как и Земля. В то же время ядру не может принадлежать 30% массы планеты, иначе средняя плотность Юпитера была бы выше.

Из теории следует, что всякая планета теряет (за счет излучения в инфракрасном, субмиллиметровом и радиоволновом диапазонах) ровно столько энергии, сколько она получает от Солнца во всех диапазонах. При этом за длительный срок излучающая поверхность планеты должна была приобрести «равновесную» температуру, соответствующую определенной интенсивности излучения. Но измерения показали, что планеты-гиганты (по крайней мере Юпитер и Сатурн) теряют энергии больше, чем получают от Солнца. Инфракрасное излучение Юпитера соответствует температуре приблизительно на 25°С выше равновесной, а его излучение в радиодиапазоне в 2—3 раза больше, чем «полагается». Это послужило основанием для предположения о существовании в недрах Юпитера мощных источников энергии.

Вокруг Юпитера обращается 12 спутников; из них 4 самых ярких видны в сильный бинокль, а остальные — только в телескоп и на фотоснимках. Они движутся по эллиптическим орбитам вокруг планеты, 8 внутренних — в «прямом» направлении, совпадающем с направлением суточного и орбитального вращения Юпитера, а 4 наружных — в обратном направлении. В первой группе 2 спутника выделяются своими размерами, это Каллисто и Ганимед — крупнейший из спутников в Солнечной системе.

перейти к началу страницы